2019版高考物理總復(fù)習(xí) 選考部分 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡介 基礎(chǔ)課1 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案

《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 選考部分 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡介 基礎(chǔ)課1 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 選考部分 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡介 基礎(chǔ)課1 機(jī)械振動(dòng)學(xué)案（20頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 基礎(chǔ)課1　機(jī)械振動(dòng) [高考導(dǎo)航] 考點(diǎn)內(nèi)容 要求 高考(全國卷)三年命題情況對(duì)照分析 2015 2016 2017 機(jī)械 振動(dòng) 與機(jī) 械波 簡諧運(yùn)動(dòng) Ⅰ Ⅰ卷·T34(1)：光的雙縫干涉 T34(2)：波傳播的周期性 Ⅱ卷·T34(1)：光的折射、全反射、雙縫干涉 T34(2)：波的傳播，波長、頻率與波速的關(guān)系 Ⅰ卷·T34(1)：波的性質(zhì) T34(2)：光的折射、全反射及幾何關(guān)系的應(yīng)用 Ⅱ卷·T34(1)：電磁波 T34(2)：波速公式和振動(dòng)位移函數(shù)式 Ⅲ卷·T34(1)：波的傳播和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的關(guān)系 T34(2)：光的折射現(xiàn)象 Ⅰ卷·T

2、34(1)：波的干涉加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷 T34(2)：折射定律 Ⅱ卷·T34(1)：雙縫干涉圖樣 T34(2)：折射定律 Ⅲ卷·T34(1)：波動(dòng)圖象 T34(2)：光的全反射、折射定律 簡諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象 Ⅱ 單擺、周期公式 Ⅰ 受迫振動(dòng)和共振 Ⅰ 機(jī)械波、橫波和縱波 Ⅰ 橫波的圖象 Ⅱ 波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系 Ⅰ 波的干涉和衍射現(xiàn)象 Ⅰ 多普勒效應(yīng) Ⅰ 電磁 振蕩 與電 磁波 電磁波的產(chǎn)生 Ⅰ 電磁波的發(fā)射、傳播和接收 Ⅰ 電磁波譜 Ⅰ 光 光的折射定律 Ⅱ 折射率 Ⅰ 全反射、光導(dǎo)纖維 Ⅰ 光的干涉

3、、衍射和偏振現(xiàn)象 Ⅰ 相對(duì)論 狹義相對(duì)論的基本假設(shè) Ⅰ 質(zhì)能關(guān)系 Ⅰ 實(shí)驗(yàn)一：探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度 實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定玻璃的折射率 實(shí)驗(yàn)三：用雙縫干涉測(cè)光的波長 知識(shí)排查 簡諧運(yùn)動(dòng)　單擺、單擺的周期公式 簡諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型 模型 彈簧振子 單擺 示意圖 簡諧運(yùn) 動(dòng)條件 (1)彈簧質(zhì)量可忽略 (2)無摩擦等阻力 (3)在彈簧彈性限度內(nèi) (1)擺線為不可伸縮的輕細(xì)線 (2)無空氣等阻力 (3)最大擺角小于10° 回復(fù)力 彈簧的彈力提供 擺球重力沿與擺線垂直(即切向)方向的分力 平衡位置 彈簧處于

4、原長處 最低點(diǎn) 周期 與振幅無關(guān) T＝2π 能量 轉(zhuǎn)化 彈性勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒 重力勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒 受迫振動(dòng)和共振 小題速練 1.思考判斷 (1)振幅就是簡諧運(yùn)動(dòng)物體的位移。(　　) (2)簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力可以是恒力。(　　) (3)簡諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置就是質(zhì)點(diǎn)所受合力為零的位置。(　　) (4)做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)先后通過同一點(diǎn)，回復(fù)力、速度、加速度、位移都是相同的。(　　) (5)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡。(　　) (6)根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象可以判斷質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移大小、振動(dòng)方向。(　　) (7)物體做受迫振

5、動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√ 2.(2016·海南單科，16)(多選)下列說法正確的是(　　) A.在同一地點(diǎn)，單擺做簡諧振動(dòng)的周期的平方與其擺長成正比 B.彈簧振子做簡諧振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 C.在同一地點(diǎn)，當(dāng)擺長不變時(shí)，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡諧振動(dòng)的周期越小 D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率 E.已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期，就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向 解析　根據(jù)單擺周期公式T＝2π可以知道，在同一地點(diǎn)，重力加速度g為

6、定值，故周期的平方與其擺長成正比，故選項(xiàng)A正確；彈簧振子做簡諧振動(dòng)時(shí)，只有動(dòng)能和勢(shì)能參與轉(zhuǎn)化，根據(jù)機(jī)械能守恒條件可以知道，振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變，故選項(xiàng)B正確；根據(jù)單擺周期公式T＝2π可以知道，單擺的周期與質(zhì)量無關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率，故選項(xiàng)D正確；若彈簧振子初始時(shí)刻的位置在平衡位置，知道周期后，可以確定任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向，若彈簧振子初始時(shí)刻的位置不在平衡位置，則無法確定，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 答案　ABD 3.[人教版選修3－4·P5·T3]如圖1所示，在t＝0到t＝4 s的范圍內(nèi)回答以下問題。 圖1 (1)質(zhì)點(diǎn)相

7、對(duì)平衡位置的位移的方向在哪些時(shí)間內(nèi)跟它的瞬時(shí)速度的方向相同？在哪些時(shí)間內(nèi)跟瞬時(shí)速度的方向相反？ (2)質(zhì)點(diǎn)在第2 s末的位移是多少？ (3)質(zhì)點(diǎn)在前2 s內(nèi)走過的路程是多少？ 答案　(1)在0～1 s，2～3 s內(nèi)位移方向跟它的瞬時(shí)速度方向相同；在1～2 s，3～4 s內(nèi)位移方向跟它的瞬時(shí)速度方向相反?！?2)0　(3)20 cm 　簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律——五個(gè)特征 1.動(dòng)力學(xué)特征：F＝－kx，“－”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反，k是比例系數(shù)，不一定是彈簧的勁度系數(shù)。 2.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：簡諧運(yùn)動(dòng)的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比，而方向相反，為變加速運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離平

8、衡位置時(shí)，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均減小，靠近平衡位置時(shí)則相反。 3.運(yùn)動(dòng)的周期性特征：相隔T或nT的兩個(gè)時(shí)刻振子處于同一位置且振動(dòng)狀態(tài)相同。 4.對(duì)稱性特征 (1)相隔或(n為正整數(shù))的兩個(gè)時(shí)刻，振子位置關(guān)于平衡位置對(duì)稱，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。 (2)如圖2所示，振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對(duì)稱的兩點(diǎn)P、P′(OP＝OP′)時(shí)，速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相等，相對(duì)于平衡位置的位移大小相等。 圖2 (3)振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P′所用時(shí)間，即tPO＝tOP′。 (4)振子往復(fù)過程中通過同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等，即tOP＝tPO。 5.能量特

9、征：振動(dòng)的能量包括動(dòng)能Ek和勢(shì)能Ep，簡諧運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。 1.(多選)如圖3所示，一輕質(zhì)彈簧上端固定在天花板上，下端連接一物塊，物塊沿豎直方向以O(shè)點(diǎn)為中心點(diǎn)，在C、D兩點(diǎn)之間做周期為T的簡諧運(yùn)動(dòng)。已知在t1時(shí)刻物塊的速度大小為v、方向向下，動(dòng)能為Ek。下列說法正確的是(　　) 圖3 A.如果在t2時(shí)刻物塊的速度大小也為v，方向向下，則t2－t1的最小值小于 B.如果在t2時(shí)刻物塊的動(dòng)能也為Ek，則t2－t1的最小值為T C.物塊通過O點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大 D.當(dāng)物塊通過O點(diǎn)時(shí)，其加速度最小 E.物塊運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)時(shí)，其加速度最小 解析　如果在

10、t2時(shí)刻物塊的速度大小也為v、方向也向下，則t2－t1的最小值小于，選項(xiàng)A正確；如果在t2時(shí)刻物塊的動(dòng)能也為Ek，則t2－t1的最小值小于，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)物塊通過O點(diǎn)時(shí)，其加速度最小，速度最大，動(dòng)能最大，選項(xiàng)C、D正確；物塊運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)時(shí)，其加速度最大，速度為零，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 答案　ACD 2.(2018·遼寧鞍山模擬)(多選)彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，當(dāng)它經(jīng)過點(diǎn)O時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過0.3 s，第一次到達(dá)點(diǎn)M，再經(jīng)過0.2 s第二次到達(dá)點(diǎn)M，則彈簧振子的周期不可能為(　　) A.0.53 s　　 B.1.4 s　　 C.1.6 s　　 D.2 s　　 E.3 s 解析　如圖甲所示，

11、設(shè)O為平衡位置，OB(OC)代表振幅，振子從O―→C所需時(shí)間為。因?yàn)楹喼C運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性，所以振子從M―→C所用時(shí)間和從C―→M所用時(shí)間相等，故＝0.3 s＋ s＝0.4 s，解得T＝1.6 s；如圖乙所示，若振子一開始從平衡位置向點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)，設(shè)點(diǎn)M′與點(diǎn)M關(guān)于點(diǎn)O對(duì)稱，則振子從點(diǎn)M′經(jīng)過點(diǎn)B到點(diǎn)M′所用的時(shí)間與振子從點(diǎn)M經(jīng)過點(diǎn)C到點(diǎn)M所需時(shí)間相等，即0.2 s。振子從點(diǎn)O到點(diǎn)M′、從點(diǎn)M′到點(diǎn)O及從點(diǎn)O到點(diǎn)M所需時(shí)間相等，為＝ s，故周期為T＝0.5 s＋ s≈0.53 s，所以周期不可能為選項(xiàng)B、D、E。 答案　BDE 3.如圖4，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊

12、是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平面上左右振動(dòng)，振幅為A0，周期為T0。當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，a、b之間的粘膠脫開，以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和T，則A________A0(填“>”、“<”或“＝”), T________T0(填“>”、“<”或“＝”)。 圖4 解析　當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，脫離前： 振子的動(dòng)能Ek1＝(ma＋mb)v 脫離后振子的動(dòng)能Ek2＝mav 由機(jī)械能守恒可知，平衡位置處的動(dòng)能等于最大位移處的彈性勢(shì)能，因此脫離后振子振幅變??；由于彈簧振子的質(zhì)量減小，根據(jù)a＝－可知，在同一個(gè)位置物塊a的加速度變大，即速度變化更快，故脫離后周

13、期變小。 答案　<　< 　簡諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象 1.簡諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 x＝Asin(ωt＋φ) 2.根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)圖象可獲取的信息 (1)確定振動(dòng)的振幅A和周期T。(如圖5所示) 圖5 (2)可以確定振動(dòng)物體在任一時(shí)刻的位移。 (3)確定各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。判斷方法：振動(dòng)方向可以根據(jù)下一時(shí)刻位移的變化來判定。下一時(shí)刻位移若增加，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是遠(yuǎn)離平衡位置；下一時(shí)刻位移如果減小，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向指向平衡位置。 (4)比較各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的加速度(回復(fù)力)的大小和方向。 (5)比較不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)能和動(dòng)能的大小。質(zhì)點(diǎn)的位移越大，它所具有的勢(shì)能越大，動(dòng)能則越小。 1

14、.(多選)某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)，其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x＝Asin t，則關(guān)于該質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是(　　) A.振動(dòng)的周期為8 s B.第1 s末與第3 s末的位移相同 C.第1 s末與第3 s末的速度相同 D.第3 s末至第5 s末的位移方向都相同 E.第3 s末至第5 s末的速度方向都相同 解析　由關(guān)系式可知ω＝ rad/s，T＝＝8 s，選項(xiàng)A正確；將t＝1 s和t＝3 s代入關(guān)系式中求得兩時(shí)刻位移相同，選項(xiàng)B正確；作出質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，由圖象可以看出，第1 s末和第3 s末的速度方向不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由圖象可知，第3 s末至第4 s末質(zhì)點(diǎn)的位移方向與第4 s末至第5 s末

15、質(zhì)點(diǎn)的位移方向相反，而速度的方向相同，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確。 答案　ABE 2.(2018·山西統(tǒng)測(cè))(多選)如圖6甲所示，水平的光滑桿上有一彈簧振子，振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在a、b兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示。由振動(dòng)圖象可以得知(　　) 圖6 A.振子的振動(dòng)周期等于2t1 B.在t＝0時(shí)刻，振子的位置在a點(diǎn) C.在t＝t1時(shí)刻，振子的速度為零 D.在t＝t1時(shí)刻，振子的速度最大 E.從t1到t2，振子正從O點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 解析　彈簧振子先后經(jīng)歷最短時(shí)間到達(dá)同一位置時(shí)，若速度相同，則這段時(shí)間間隔就等于彈簧振子的振動(dòng)周期，從振動(dòng)圖象可以看出振子的振動(dòng)周期為2t1，

16、選項(xiàng)A正確；在t＝0時(shí)刻，振子的位移為零，所以振子應(yīng)該在平衡位置O，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在t＝t1時(shí)刻，振子在平衡位置O，該時(shí)刻振子速度最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；從t1到t2，振子的位移方向沿正方向且在增加，所以振子正從O點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)E正確。 答案　ADE 3.(多選)一水平彈簧振子沿x軸方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，向x軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧被拉伸，振子的振動(dòng)圖象如圖7所示，已知彈簧的勁度系數(shù)為20 N/cm，振子質(zhì)量為m＝0.1 kg，則(　　) 圖7 A.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子所受的回復(fù)力大小為5 N，方向指向x軸的負(fù)方向 B.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的速度方向指向x軸的正方

17、向 C.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的加速度大小為5 m/s2 D.在0～4 s內(nèi)振子通過的路程為4 cm E.在0～4 s內(nèi)振子做了1.75次全振動(dòng) 解析　由簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和彈簧彈力與伸長量的關(guān)系可知，題圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子所受的回復(fù)力大小為F＝kx＝20×0.25 N＝5 N，方向指向x軸的負(fù)方向，并且振子正在遠(yuǎn)離O點(diǎn)向x軸的正方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B正確；由牛頓第二定律知，題圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的加速度大小為a＝＝50 m/s2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由題圖可讀出周期為2 s，4 s內(nèi)振子完成兩次全振動(dòng)，通過的路程是s＝2×4A＝2×4× 0.5 cm＝4 cm，選項(xiàng)D正確，E錯(cuò)誤。 答案　

18、ABD 求解簡諧運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，要緊緊抓住一個(gè)模型——水平方向振動(dòng)的彈簧振子，熟練掌握振子的振動(dòng)過程以及振子振動(dòng)過程中各物理量的變化規(guī)律，看到振動(dòng)圖象，頭腦中立即呈現(xiàn)出一幅彈簧振子振動(dòng)的圖景，再把問題一一對(duì)應(yīng)、分析求解?！　　　　　　螖[周期公式及用單擺測(cè)定重力加速度 1.對(duì)單擺的理解 (1)回復(fù)力：擺球重力沿切線方向的分力，F(xiàn)回＝－mgsin θ＝－x＝－kx，負(fù)號(hào)表示回復(fù)力F回與位移x的方向相反。 (2)向心力：細(xì)線的拉力和重力沿細(xì)線方向的分力的合力充當(dāng)向心力，F(xiàn)向＝FT－mgcos θ。 兩點(diǎn)說明： 當(dāng)擺球在最高點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)向＝＝0，F(xiàn)T＝mgcos θ。 當(dāng)擺球在最低點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)

19、向＝，F(xiàn)向最大，F(xiàn)T＝mg＋m。 2.周期公式T＝2π的兩點(diǎn)說明 (1)l為等效擺長，表示從懸點(diǎn)到擺球重心的距離。 (2)g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣取? 3.用單擺測(cè)定重力加速度 (1)實(shí)驗(yàn)原理與操作 (2)數(shù)據(jù)處理與分析 ①數(shù)據(jù)處理 a.公式法：g＝，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值。 b.圖象法：作出l－T2圖象求g值。 ②誤差分析 產(chǎn)生原因 減小方法 偶然誤差 測(cè)量時(shí)間(單擺周期)及擺長時(shí)產(chǎn)生誤差 ①多次測(cè)量再求平均值 ②計(jì)時(shí)從單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)開始 系統(tǒng)誤差 主要來源于單擺模型本身 ①擺球要選體積小，密度大的 ②最大擺角要小于10°

20、1.(多選)下列說法正確的是(　　) A.單擺運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零 B.只有發(fā)生共振時(shí)，受迫振動(dòng)的頻率才等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 C.水平放置的彈簧振子做簡諧振動(dòng)時(shí)的能量等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能 D.單擺的周期隨擺球質(zhì)量的增大而增大 E.同一地點(diǎn)，兩單擺的擺長相等時(shí)，周期也相等 解析　對(duì)于單擺，在平衡位置，所受到的回復(fù)力為零，選項(xiàng)A正確；受迫振動(dòng)的頻率總等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率，與是否發(fā)生共振沒有關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；振動(dòng)能量是振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能的總和，在平衡位置時(shí)彈性勢(shì)能為零，故選項(xiàng)C正確；根據(jù)單擺的周期公式T＝2π可知，單擺的周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確。 答案　A

21、CE 2.(多選)如圖8所示為同一地點(diǎn)的兩個(gè)單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說法正確的是(　　) 圖8 A.甲、乙兩單擺的擺長相等 B.甲擺的振幅比乙擺的大 C.甲擺的機(jī)械能比乙擺的大 D.在t＝0.5 s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺 E.由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣? 解析　由題圖可知，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)重力加速度g相同，由單擺的周期公式T＝2π得知，甲、乙兩單擺的擺長相等，選項(xiàng)A正確；甲擺的振幅為10 cm，乙擺的振幅為7 cm，則甲擺的振幅比乙擺大，選項(xiàng)B正確；盡管甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長相等，但由于兩擺的質(zhì)量未知，故無法比較機(jī)械能的大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在t＝0.

22、5 s時(shí)，甲擺經(jīng)過平衡位置，振動(dòng)的加速度為零，而乙擺的位移為負(fù)的最大，則乙擺具有正向最大加速度，選項(xiàng)D正確；由單擺的周期公式T＝2π得g＝，由于不知道單擺的擺長，所以不能求得重力加速度，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 答案　ABD 3.在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)擺動(dòng)時(shí)偏角滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測(cè)量周期的誤差，計(jì)時(shí)開始時(shí)，擺球應(yīng)是經(jīng)過最________(填“高”或“低”)點(diǎn)的位置，且用停表測(cè)量單擺完成多次全振動(dòng)所用的時(shí)間，求出周期。圖9甲中停表示數(shù)為一單擺全振動(dòng)50次所用的時(shí)間，則單擺振動(dòng)周期為________。 圖9 (2)用最小刻度為1 mm的刻度尺測(cè)擺長，測(cè)量情況如圖

23、乙所示。O為懸掛點(diǎn)，從圖乙中可知單擺的擺長為________m。 (3)若用L表示擺長，T表示周期，那么重力加速度的表達(dá)式為g＝________。 (4)考慮到單擺振動(dòng)時(shí)空氣浮力的影響后，學(xué)生甲說：“因?yàn)榭諝飧×εc擺球重力方向相反，它對(duì)球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動(dòng)周期變大?！睂W(xué)生乙說：“浮力對(duì)擺球的影響好像用一個(gè)輕一些的擺球做實(shí)驗(yàn)，因此振動(dòng)周期不變”，這兩個(gè)學(xué)生中________。 A.甲的說法正確 B.乙的說法正確 C.兩學(xué)生的說法都是錯(cuò)誤的 解析　(1)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)小球速度最大，容易觀察和計(jì)時(shí)；圖甲中停表的示數(shù)為1.5 min＋12.5 s＝102.5 s，則周期

24、T＝ s＝2.05 s。 (2)從懸點(diǎn)到球心的距離即為擺長，可得L＝0.998 0 m。 (3)由單擺周期公式T＝2π可得g＝。 (4)由于受到空氣浮力的影響，小球的質(zhì)量沒變而相當(dāng)于小球所受重力減小，即等效重力加速度減小，因而振動(dòng)周期變大，選項(xiàng)A正確。 答案　(1)低　2.05 s　(3)0.998 0　(3)　(4)A 　受迫振動(dòng)和共振 自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較 自由振動(dòng) 受迫振動(dòng) 共振 受力情況 僅受回復(fù)力 受驅(qū)動(dòng)力作用 受驅(qū)動(dòng)力作用 振動(dòng)周期或頻率 由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期T0或固有頻率f0 由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定，即T＝T驅(qū)或f＝f

25、驅(qū) T驅(qū)＝T0或f驅(qū)＝f0 振動(dòng)能量 振動(dòng)物體的機(jī)械能不變 由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供 振動(dòng)物體獲得的能量最大 常見例子 彈簧振子或單擺(θ≤5°) 機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng) 共振篩、聲音的共鳴等 1.(多選)關(guān)于受迫振動(dòng)和共振，下列說法正確的是(　　) A.火車過橋時(shí)限制速度是為了防止火車發(fā)生共振 B.若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5 Hz，則受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率一定為5 Hz C.當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大 D.一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時(shí)，同一振幅對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力頻率一定有兩個(gè) E.受迫振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 解析　火車過橋時(shí)限制速度是為了防

26、止橋發(fā)生共振，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)于一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)，若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5 Hz，則振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率也一定為5 Hz，選項(xiàng)B正確；由共振的定義可知，選項(xiàng)C正確；根據(jù)共振現(xiàn)象可知，選項(xiàng)D正確；受迫振動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 答案　BCD 2.(2018·遼寧大連模擬)(多選)某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率為f。若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變，則下列說法正確的是(　　) A.當(dāng)ff0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大 C.該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f0 D.該

27、振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f E.當(dāng)f＝f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)一定發(fā)生共振 解析　受迫振動(dòng)的振幅A隨驅(qū)動(dòng)力的頻率變化的規(guī)律如圖所示，顯然選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；穩(wěn)定時(shí)系統(tǒng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，即選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；根據(jù)共振產(chǎn)生的條件可知，當(dāng)f＝f0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)一定發(fā)生共振，選項(xiàng)E正確。 答案　BDE 3.(多選)一個(gè)單擺在地面上做受迫振動(dòng)，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系)如圖10所示，則(　　) 圖10 A.此單擺的固有周期約為2 s B.此單擺的擺長約為1 m C.若擺長增大，單擺的固有頻率增大 D.若擺長增大，共振曲線的峰將向左移動(dòng) E.若擺長減小，共

28、振曲線的峰將向左移動(dòng) 解析　由共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5 Hz，固有周期為2 s；再由T＝2π，得此單擺的擺長約為1 m；若擺長增大，單擺的固有周期增大，固有頻率減小，則共振曲線的峰將向左移動(dòng)。故選項(xiàng)A、B、D正確。 答案　ABD 活頁作業(yè) (時(shí)間：30分鐘) A級(jí)：保分練 1.(多選)下列說法正確的是(　　) A.擺鐘走時(shí)快了必須調(diào)短擺長，才可能使其走時(shí)準(zhǔn)確 B.挑水時(shí)為了防止水從桶中蕩出，可以加快或減慢走路的步頻 C.在連續(xù)均勻的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動(dòng)，是共振現(xiàn)象 D.部隊(duì)要便步通過大橋，是為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌 E.較弱聲音可振碎玻璃杯，是因

29、為玻璃杯發(fā)生了共振 答案　BDE 2.(多選)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖1所示，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是4 Hz B.在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20 cm C.第4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度最大 D.在t＝1 s和t＝3 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同 E.在t＝2 s和t＝6 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)速度相同 解析　由題圖可知，該簡諧運(yùn)動(dòng)的周期為4 s，頻率為0.25 Hz，在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是2.5×4A＝20 cm。第4 s末質(zhì)點(diǎn)的位移為零，在平衡位置，所以其速度最大。在t＝1 s和t＝3 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相反。在t＝2 s和t

30、＝6 s兩時(shí)刻之間相差一個(gè)周期，故速度相同，選項(xiàng)B、C、E正確，A、D錯(cuò)誤。 答案　BCE 3.(多選)甲、乙兩彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖2所示，則可知(　　) 圖2 A.兩彈簧振子完全相同 B.兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1 C.振子甲速度為零時(shí)，振子乙速度最大 D.兩振子的振動(dòng)頻率之比f甲∶f乙＝1∶2 E.振子乙速度為最大時(shí)，振子甲速度不一定為零 解析　從圖象中可以看出，兩彈簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，則頻率之比f甲∶f乙＝1∶2，選項(xiàng)D正確；彈簧振子周期與振子質(zhì)量、彈簧勁度系數(shù)k有關(guān)，周期不同，說明兩彈簧振子不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于彈簧的

31、勁度系數(shù)k不一定相同，所以兩振子所受回復(fù)力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定為2∶1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，在振子到達(dá)平衡位置時(shí)位移為零，速度最大，在振子到達(dá)最大位移處時(shí)，速度為零，從圖象中可以看出，在振子甲到達(dá)最大位移處時(shí)，速度為零，振子乙恰好到達(dá)平衡位置，速度最大，選項(xiàng)C正確；當(dāng)振子乙到達(dá)平衡位置時(shí)，振子甲有兩個(gè)可能的位置，一個(gè)是最大位移處，一個(gè)是平衡位置，選項(xiàng)E正確。 答案　CDE 4.在探究單擺運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中： (1)圖3(a)是用力傳感器對(duì)單擺振動(dòng)過程進(jìn)行測(cè)量的裝置圖，圖(b)是與力傳感器連接的計(jì)算機(jī)屏幕所顯示的F－t圖象，根據(jù)圖(b)的信息可得，從t＝0時(shí)刻

32、開始擺球第一次擺到最低點(diǎn)的時(shí)刻為________s，擺長為________m(取π2＝10，重力加速度大小g＝10 m/s2)。 圖3 (2)單擺振動(dòng)的回復(fù)力是________。 A.擺球所受的重力 B.擺球重力在垂直擺線方向上的分力 C.擺線對(duì)擺球的拉力 D.擺球所受重力和擺線對(duì)擺球拉力的合力 (3)某同學(xué)的操作步驟如下，其中正確的是________。 A.取一根細(xì)線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺(tái)上 B.用米尺量得細(xì)線長度l，測(cè)得擺長為l C.在擺線偏離豎直方向5°位置釋放小球 D.讓小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得擺動(dòng)周期，再根據(jù)公式計(jì)算重力加速度

33、 解析　(1)根據(jù)題圖(b)的信息可得，擺球第一次擺到最低點(diǎn)時(shí)，力傳感器顯示的力最大，所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t＝0.5 s。根據(jù)題圖(b)的信息可得，單擺周期T＝1.6 s，由單擺周期公式T＝2π，解得擺長為L＝0.64 m。 (2)單擺振動(dòng)的回復(fù)力是擺球重力在垂直擺線方向上的分力，選項(xiàng)B正確。 (3)測(cè)得擺長應(yīng)為l＋，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若讓小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則為圓錐擺運(yùn)動(dòng)，測(cè)得擺動(dòng)周期就不是單擺運(yùn)動(dòng)周期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　(1)0.5　0.64　(2)B　(3)AC B級(jí)：拔高練 5.(多選)如圖4所示，為半徑很大的光滑圓弧軌道上的一小段，小球B靜止在圓弧軌道的最低點(diǎn)O處，另有一小球A

34、自圓弧軌道上C處由靜止?jié)L下，經(jīng)時(shí)間t與B發(fā)生正碰。碰后兩球分別在這段圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)而未離開軌道。當(dāng)兩球第二次相碰時(shí)(　　) 圖4 A.間隔時(shí)間為4t B.間隔時(shí)間為2t C.將仍在O處相碰 D.可能在O點(diǎn)以外的其他地方相碰 E.兩球在碰撞的瞬間水平方向上的動(dòng)量守恒 解析　小球的運(yùn)動(dòng)可視為簡諧運(yùn)動(dòng)，由單擺振動(dòng)周期公式T＝2π(此處l即為圓弧軌道半徑)知，兩球周期相同，碰撞后應(yīng)同時(shí)回到平衡位置，即只能在平衡位置處相碰。又由振動(dòng)的周期性知，兩次相碰的間隔時(shí)間為2t，綜上討論可知，選項(xiàng)B、C正確；兩球在O點(diǎn)相碰，水平方向上合力為零，遵循動(dòng)量守恒，故選項(xiàng)E正確。 答案　BCE 6.

35、(多選)如圖5所示，在光滑桿下面鋪一張可沿垂直桿方向勻速移動(dòng)的白紙，一帶有鉛筆的彈簧振子在B、C兩點(diǎn)間做機(jī)械振動(dòng)，可以在白紙上留下痕跡。已知彈簧的勁度系數(shù)為k＝10 N/m，振子的質(zhì)量為0.5 kg，白紙移動(dòng)速度為2 m/s，彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝ky2，不計(jì)一切摩擦。在一次彈簧振子實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的圖線，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A.該彈簧振子的振幅為1 m B.該彈簧振子的周期為1 s C.該彈簧振子的最大加速度為10 m/s2 D.該彈簧振子的最大速度為2 m/s E.該彈簧振子的最大速度為 m/s 解析　彈簧振子的振幅為振子偏離平衡位置的最大距離，所以該

36、彈簧振子的振幅為A＝0.5 m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖所示振子振動(dòng)曲線可知，白紙移動(dòng)x＝2 m，振動(dòng)一個(gè)周期，所以彈簧振子的周期為T＝＝1 s，選項(xiàng)B正確；該彈簧振子所受最大回復(fù)力F＝kA＝10×0.5 N＝5 N，最大加速度為a＝＝10 m/s2，選項(xiàng)C正確；根據(jù)題述彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝ky2，彈簧振子振動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，由mv＝kA2可得該彈簧振子的最大速度為vm＝A＝ m/s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確。 答案　BCE 7.(2018·天津市第二次聯(lián)考)甲、乙兩個(gè)學(xué)習(xí)小組分別利用單擺測(cè)量重力加速度。 (1)甲組同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。 A.由于沒有游標(biāo)卡尺，無法測(cè)小球的直徑

37、d，實(shí)驗(yàn)中將懸點(diǎn)到小球最低點(diǎn)的距離作為擺長l，測(cè)得多組周期T和l的數(shù)據(jù)，作出l－T2圖象，如圖乙所示。 ①實(shí)驗(yàn)得到的l－T2圖象是________； ②小球的直徑是________cm； B.在測(cè)量擺長后，測(cè)量周期時(shí)，擺球振動(dòng)過程中懸點(diǎn)O處擺線的固定出現(xiàn)松動(dòng)，擺長略微變長，這將會(huì)導(dǎo)致所測(cè)重力加速度的數(shù)值________。(填“偏大”“偏小”或“不變”) (2)乙組同學(xué)在圖甲所示裝置的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)速度傳感器，如圖丙所示，將擺球拉開一小角度使其做簡諧運(yùn)動(dòng)，速度傳感器記錄了擺球振動(dòng)過程中速度隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖丁所示的v－t圖線。 A.由圖丁可知，該單擺的周期T＝________s；

38、 B.更換擺線長度l后，多次測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)作出T2－l圖線(l為擺線長)，并根據(jù)圖線擬合得到方程T2＝4.04l＋0.024。由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2。(取π2＝9.86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 解析　(1)①由單擺的周期公式T＝2π 得l＝T2＋ 由數(shù)學(xué)關(guān)系得斜率k＝，縱截距b＝，因l－T2圖象的縱截距為正，則圖象應(yīng)為c。 ②由圖象c的縱截距可得d＝2b＝2×0.6 cm＝1.2 cm 繩子松動(dòng)導(dǎo)致擺長變長，但測(cè)量值偏小， 由T＝2π得g＝，則重力加速度的測(cè)量值偏小。 (2)根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖線知，單擺的周期T＝2.0 s 根據(jù)

39、T＝2π，得T2＝l＋ 則k＝＝4.04，解得g＝9.76 m/s2 答案　(1)①c?、?.2　偏小　(2)2.0　9.76 8.彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在B、C兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動(dòng)，在t＝0時(shí)刻，振子從O、B間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t＝0.2 s時(shí)刻，振子速度第一次變?yōu)椋璿；在t＝0.5 s時(shí)，振子速度第二次變?yōu)椋璿。 (1)求彈簧振子的振動(dòng)周期T； (2)若B、C之間的距離為25 cm，求振子在4 s內(nèi)通過的路程； (3)若B、C之間的距離為25 cm，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，寫出彈簧振子的位移表達(dá)式，并畫出彈簧振子的振動(dòng)圖象。 解析　(1)畫出彈簧振子簡諧運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示。 由對(duì)稱性可得T＝0.5×2 s＝1 s (2)若B、C之間距離為25 cm 則振幅A＝×25 cm＝12.5 cm 振子4 s內(nèi)通過的路程 s＝×4×12.5 cm＝200 cm (3)根據(jù)x＝Asin ωt，A＝12.5 cm，ω＝＝2π rad/s 得x＝12.5sin 2πt(cm) 振動(dòng)圖象為 答案　(1)1 s　(2)200 cm　(3)見解析 20